遥感以及试卷

第四章遥感传感器

及成像原理§4-1扫描成像类§4-1扫描成像类点扫描成像类（对物面）线推扫成像类（对像面）

1MSS多光谱扫描仪（Multi-spectralScanner）

(光机扫描)一点扫描成像类Landsat1-3

（1）扫描仪的结构√扫描反射镜

摆动频率-----13.62HZ总观测视场角-----11.56°

√反射镜组

由主反射镜和次反射镜组成

√成像板

24+2个玻璃纤维元

MSS4-7空间分辨力为79m×79m

MSS8分辨力为240m×240m

32456飞行方向1扫描方向0.5-0.6μm0.7-0.8μm0.6-0.7μm0.8-1.1μm10.4-12.6μm波段45678

√探测器

将辐射能转变成电信号输出

MSS4，5，6采用18个光电倍增管 MSS7使用六个硅光电二极管 MSS8采用2个汞镉碲热敏感探测器

√输出

数字影像(2340行×2340列)采样后影像分辨率为57M×79M

•从左至右,垂直飞行方向逐点扫描,得到一条相应于地面的图像线

•飞机向前运动，第二次扫描得到第二条扫描线

（2）成像过程

•

扫描线的衔接(单像元排列）飞行速度W=α/t(扫描一次的时间)当Wt=α时,不会出现扫描空隙和重复因wt=α=βH,w/H=β/t为常数

√扫描瞬间 像元的地面分辨力=瞬时视场×卫星高79m=86μrad×915km，六个相同大小的探测元在瞬间看到的 地面大小为474m×79m

√扫描一次 扫描总视场：11.56°地面宽度：185km 六条扫描线图像的地面范围： 474mX185km

扫描线衔接（6个感应元排一列）因扫描周期为73.42ms卫星速度（地速）6.5km/s 79m×6=474m=73.42ms×6.5km/s在扫描一次的时间里卫星往前正好移 动474m，扫描线恰好衔接

√185.3KM宽

飞行方向123456123456主动扫描回扫

474MMSS扫描成像过程

(3)空间分辨率

瞬间视场β=d/f

空间分辨率α0=βH=dH/f

dαHβ星下点时θαθHθosαθ’H0θ扫描角为θ时α0

αθ=βHθ=βH

0secθ=α0secθ

αθ’=αθsecθ=α0sec2θ平行航线方向垂直航线方向全景畸变的影响3)MSS影像特征

存在全景变形,空间分辨率为79m

Landsat1-3有五个波段 MSS4(绿)、MSS5(红)、MSS6(红外)、 MSS7(红外)、MSS8(热红外)

几何特征波谱特征同样的地物在不同波段的影像上有不同的灰度值多波段影像可彩色(假彩色)合成识别地物也可画出波谱响应曲线识别.MSS－4、5、7合成的假彩色片

热红外波段影像的特征

全景变形,影像两边景物被压缩

w=εσT4

温度高,发射率大的地物在影像上色调亮,反之则暗.几何特征色调特征航空像片热红外描像片某机场晚间热图像

午后13:00成像凌晨4:00成像2TM专题制图仪（ThematicMapper）(1)探测器(光机扫描)

探测器共有100个,分七个波段呈错开排列TM1～5及TM7的探测器有16个,每个的瞬时视 场在地面上为30×30㎡ TM6的探测器有4个,每个的 瞬时视场在地面上为120×120㎡

Landsat-4/5

2扫描

√TM中增加一个扫描改正器,使扫描行垂直于飞行轨道 （MSS扫描不垂直于飞行轨道）

√

往返双向都对地面扫描 （MSS仅单向扫描）

3)TM影像特征

存在全景变形；多光谱分辨率30m×30m

几何特征通道波长μm

特征TM1蓝0.45-0.52清洁水、针叶林TM2绿0.52-0.60植物TM3

红0.63-0.69土壤、地质边界TM4红外0.70-0.9植物TM5红外1.55-1.75干旱、NDVITM6热红外10.4-12.6植物、热惯量TM7红外2.08-2.35植物、地质光谱特征TM1波段（0.45-0.52微米）：用于区别土壤 植被，区别各种农作物。TM2波段（0.52-0.60微米）：正常农作物绿 光反射区。TM3波段（0.63-0.69微米）：是农作物覆盖 度、作物叶绿素吸收光谱分析的 最佳范围。TM4波段（0.76-0.90微米）：可用于测定 各种植物的生物量。TM5波段（1.55-1.75微米）：可用于作物生长期内叶绿素浓度、水分含量的推定和作物分类，监测作物需水状况和土壤墒情。TM6波段（10.4-12.5微米）：可用于作物 热异常和地表热分布探测。TM7波段（2.08-2.35微米）：可用于土壤 类型、作物水分状况等研究。Landsat-5获取的TM图像沈阳TM影像东京TM影像landsat-4/5上的TM（ThematicMapper）

更高的空间分辨力更好的频谱选择性更好的几何保真度更高的辐射准确度3ETM+增强型专题制图仪

ETM+增强型专题制图仪

ETM+与TM相比在以下三方面作了改进

1:增加全色波段,分辨率15M2:ETM+6波段分辨率提高到60M3:辐射定标精度较Landsat5提高1倍二线推扫成像类1传感器OLI（OperationalLandImager）

运营性陆地成像仪Landsat-8改进：1、OLI是线阵推扫成像每一多光谱有近7000个探测元全色有近14000个探测元2、新增了海岸观察谱段（波段1）新增了卷云识别谱段（波段9）能发现岸边叶绿素，分辨出卷云，校正大气影响传感器TIRS（ThermalInfraredSensor）

热红外传感器改进：1、面推扫成像

采用量子阱红外探测器（QWIP），相比光子探测器具有阻抗高、响应速度快、功耗低等优点，使得它非常适合制作大规模焦平面阵列。

改变GaAs和AlGaAs的厚度，改变AlGaAs中铝的掺杂浓度，可调整材料的光谱响应。2、四元折射式光学系统，两为球面透镜，

2SPOT系列卫星

法国SPOT卫星装载了探测器HRV（highresolutionvisible）

属于CCD线阵列推扫式成像SPOT-1-2-3-4-5发射日期1986.2.221990.1.221993.9.261998.3.242002.5终止日期90.12.31运行1996.11.14运行运行探测器HRVHRVHRVHRVIRVIPoam3HRG/SVISPOT系列卫星发射时间表

探测器HRVHRVIRVIHRG/S卫星SPOT1-3SPOT4SPOT4/5SPOT5波段um分辨率m分辨率m分辨率km分辨率m0.49-0.690.43-0.470.50-0.590.61-0.680.79-0.891.58-1.75PAN.51-0.73PAN.49-0.69

202020

10

20202020

101

111101010205(2.5)覆盖天数262615

SPOT卫星探测器技术指标

1

SPOT1/2/3SPOT1，2，3的性能指标大致相同载有两部HRV（高分辩率）影像仪在P（全色）模式和M（多光谱）模式下工作

反射镜左右倾斜最大为27度，有立体观测能力。邻轨立体地面带宽60km

成像

以“推扫”方式获取沿轨道的连续图像条带

多光谱型的HRV(固体自扫描) 地面上总的视场宽度为60km 三个谱段,每个波段探测器组由3000个CCD元件组成 每个元件形成的像元，相对地面上为20m×20m

全色的HRV波段范围0.51—0.73μm,6000个CCD元件组成一行每个像元地面的大小为10m×10m

反射镜左右倾斜最大为27度，有立体观测能力邻轨立体邻轨立体有何缺点？MSS与SPOT3波段宽度比较

2

SPOT4

1）全色波段0.51-0.73μm改为波段(0.61- 0.68μm)2）重要特点是增加了一个SWIR（ShortWave Infrared，短波红外）波段。

新的SWIR波段极大地增强了影像纹理的清晰度；水域和湖泊的影像也因SWIR波段的高对比度而清晰可见。SWIR波段还对土壤和植被的湿度非常敏感，从而可以很容易地分辨土壤的类型和植被的生长期。

SPOT-4合成的假彩色片

3）SPOT4载有新的植物探测器

这是一个广角的地面观测仪（带宽200km）

大约1km的空间分辩率

4）SPOT4上的POAM3（PolanOzoneandAerosolMeasurement，极地臭氧和烟雾测量仪）将保证SPOT3上的POAM2使命的延续，它用来测量极地区域上空的臭氧和烟雾水平。5）提高了数据存储能力和数据可靠性两部星载记录器的记录能力从22min提高到了40min，另外还增加了一个10Gbit的固体存储器，并且延长了设计寿命，增强了星载数据记录的整体可靠性。

6）实现卫星精确定位SPOT4可以使卫星在空间的位置计算经过地面数据处理后，精确到10cm。对卫星的实时位置，其精确达到几十米。

这些位置数据将包含在辅助数据库中同影像数据一同传输到地面。

卫星尺寸（不包括太阳能电池板）：3.4米x3.1米x6米

质量：3000公斤

电池功率：2400瓦主载HRG高分辨率几何成像装置

HRS高分辨率立体成像装置副载VEGETATION植被宽角成像装置

DORIS精确轨道定位仪、定时器及雷达定位等轨道太阳同步，高度832公里，当地时间10点半降交点过赤道星载数据处理5个数字通道，数据压缩后50兆每秒的处理速率HRS图像处理10米立体图像，1个数字通道数据记录存储3个数字通道，50兆每秒速率,160景5米全色或多光谱图像数据传输2个数字通道，50兆每秒速率

3Spot5

1）SPOT5的设计特点

（1）地面分辩率在P模式下将从10m提高到5m和 2.5m，重用SPOT1和SPOT3的波段(0.51- 0.73μm),

（2）在M模式下所有3个可见光波段（B1，B2， B3）的分辩率从20m提高到10m。

（3）观测地面带宽保持120km

（4）SPOT5可获取同轨立体影像。

20°20°600KmmaxiHRS120Km立体成像装置HRS（5）SPOT5的定位精度较之SPOT1－4提高了至少3－5倍。指标可以满足1：5万地形图的要求。

SPOT5号卫星采用多组陀螺仪，对卫星姿态进行测算，利用恒星定位技术，测算卫星取向角的绝对值，并据此对卫星姿态进行调整，使卫星姿态参数始终保持高度准确。

*

Supermode成像处理技术利用两幅5m分辨率的影像处理生成了2.5m分辨率的图像产品

双线阵CCD同时错位半个像元成像北京SPOT-5(2.5M)2）HRG/S的影像特征SPOT影像不存在全景变形,SPOT的PAN波段经处理,最高分辨率可达到2.5M

另外IKONOS、QuickBird、OrbView也是CCD成像的,它们具有更高的分辨率.几何特征Spot-5基本产品10米多光谱5米全色2.5米全色天津SPOT-510米SPOT-5影像

SPOT5影像有PAN0.49-0.69波段、多光谱共分四个谱段波段10.5-0.59μm绿 波段20.61-0.68μm红 波段3